El ataque de los clones: Expansión de las resistencias a los antibióticos (EPISODIO II)

autor: Miguel Vicente

En los ambientes naturales del planeta Tierra los microbios, como todos los seres vivos, compiten para apropiarse de la escasa comida disponible. Los organismos que conocemos hoy en día, y nosotros mismos, somos los descendientes de antepasados que han tenido éxito en esa carrera por la comida y por reproducirse. En la Naturaleza los microbios se inventaron todo tipo de trucos para eliminar a la competencia, entre ellos los antibióticos y la forma de contrarrestarlos, las resistencias. Podemos imaginar que cuando aparecieron los animales los microbios se sintieron como exploradores en un nuevo continente en el que podían multiplicarse sin competidores y, sobre todo,  sin los que les atacaban con sus antibióticos. Empezó así la era de las infecciones a la que siguió  la guerra para combatirlas. A mediados del siglo XX la humanidad se creyó que había ganado la batalla. Pero no contaba con la habilidad de sus enemigos.



Las resistencias a los antibióticos se expanden desde el momento en que se les comienza a utilizar para tratar las infecciones. En ausencia de antibióticos las bacterias resistentes son superadas por las que no lo son, pero esta situación se invierte en presencia de ellos, ahora los individuos resistentes tienen ventaja y se multiplican. Ejército de Droides Clónicos en el segundo episodio de la Guerra de las Galaxias.

¿Por qué se extienden las resistencias a los antibióticos?
En este nuevo entorno las bacterias patógenas pudieron prescindir de los genes que codifican resistencias. No solo no les resultaba perjudicial, sino que les ahorraba el producir unas resistencias que no iban a utilizar porque no tenían antibióticos a su alrededor. Todo hubiera podido seguir así de no ser por el uso masivo de antibióticos en el siglo XX,  podemos decir que usar antibióticos como medicinas volvió a poner en pie de guerra a las bacterias patógenas, ahora tienen que defenderse de los antibióticos usados para combatirlas y nada mejor que recuperar las resistencias. Lejos de ser una carga, las resistencias son, durante un tratamiento con antibióticos, la diferencia entre la vida y la muerte para una bacteria y son fáciles de obtener, no hay más que tomarlas de las primas que ocupan los ambientes naturales, que aún las conservan, y transmitirlas a cuantos más patógenos mejor.

Las bacterias tienen para ello mecanismos eficaces y muy variados que pasan genes de unas a otras y los incorporan a su genoma. Algunas, como Streptococcus pneumoniae, literalmente se comen los genes de sus congéneres, mientras otras, como Escherichia coli, pueden transferir su cromosoma casi completo por un procedimiento que recuerda vagamente la fecundación de un óvulo por un espermatozoide y que por eso se ha llamado conjugación. La transferencia del ADN puede además ocurrir entre bacterias que no están muy emparentadas, mediante mecanismos como plásmidos promiscuos, que son moléculas de ADN capaces de multiplicarse en diversas bacterias y trasladarse de una a otra. También hay virus bacterianos, llamados bacteriófagos, que, con una frecuencia baja pero no desdeñable, pueden funcionar como vectores para transferir genes entre las bacterias. Hay incluso fragmentos de ADN, transposones como los que Bárbara McClintock descubrió en el maíz y cuyo ejemplo más espectacular en las bacterias se ha encontrado en Acinetobacter, que incorporan genes de resistencias y se especializan en integrarse a diversos sitios de los genomas bacterianos. Resumiendo podría decirse que existe un repositorio compartido de genes de resistencias a los antibióticos s a disposición de las bacterias, que los obtienen ya sea directamente o a través de algún pariente. El resultado es que como no hay hoy en día ningún antibiótico frente al que no se haya encontrado una bacteria resistente el riesgo de que las bacterias que nos infectan sean portadoras de una o más resistencias es cada vez mayor, por lo que también se hace más difícil  tratar las infecciones.


El avance de las bacterias patógenas resistentes parece imparable. En la década que transcurre de 1990 a 2000 el porcentaje de algunos patógenos resistentes a varios antibióticos se ha disparado. Payne, 2004. Microbiology today. 31: 55-57.


¿Qué propiedades ha de tener un antibiótico?
Para combatir a las bacterias que son resistentes a un antibiótico se están utilizando estrategias variadas, por ejemplo la resistencia a las penicilinas que se generan porque muchas bacterias adquieren la capacidad de romper la estructura de la penicilina se ha contrarrestado usando junto con la penicilina otro compuesto llamado ácido clavulánico que puede bloquear a la beta-lactamasa, la proteína que destruye al antibiótico. También se aplican tratamientos en los que se asocia más de un antibiótico. Todo esto tiene un cierto éxito y hasta un 80% de las infecciones más recalcitrantes, las que se producen en los hospitales, se suelen curar.

Pero que no debemos confiarnos nos lo muestra la frecuencia cada vez mayor de microbios resistentes a varios antibiótico. Deberíamos tener una reserva de nuevos antibióticos con eficacia frente a las bacterias resistentes, y la lista debería renovarse según fuesen apareciendo nuevas resistencias. El antibiótico ideal, que posiblemente no exista, sería una sustancia capaz de eliminar a las bacterias patógenas, preferiblemente matarlas por completo más que frenarles su crecimiento. Debería ser inocuo para el hombre y los animales y que no hubiese resistencias frente a él en la Naturaleza. En principio la penicilina, el primer antibiótico que se usó, casi era así. La penicilina debilita la envoltura que da rigidez a las bacterias, el peptidoglicano, las bacterias estallan mientras nuestras células no son dañadas. El punto débil de la penicilina es que no es tan activa frente a las bacterias que tienen poco peptidoglicano, las Gram-negativas, y que además al resto les resultó muy fácil adquirir resistencia frente a ella.

Un procedimiento que se ha explotado con éxito es modificar la estructura química del antibiótico de manera que sin perder su actividad, sea refractario a ser degradado o eliminado por las bacterias resistentes. El compuesto ideal, que no deberíamos llamar propiamente “antibiótico”, ya que antibiótico es por definición una sustancia producida por un ser vivo, tendría una estructura química completamente sintética, que no se encuentre en la Naturaleza, para que la probabilidad de que algún microbio haya diseñado una estrategia para resistirlo sea mínima.

¿Cómo se encuentra un antibiótico?

Muy lejos queda ya el descubrimiento de la penicilina, Alexander Fleming la descubrió gracias a su formación científica y a varias coincidencias afortunadas, hoy en día los antibióticos, como la mayoría de las medicinas se encuentran invirtiendo muchos recursos, tanto intelectuales como económicos. Lo primero es definir el ensayo que nos dirá si un compuesto tiene actividad frente a las bacterias, hoy en día se precisa que los ensayos sean fácilmente adaptables para su uso en robots de alto rendimiento que puedan procesar cientos de miles de compuestos  a la vez. Detectar un nuevo compuesto con actividad en uno de estos ensayos no es más que el principio de un largo proceso en el que tan solo se aprovecharán los que muestren actividad frente a bacterias vivas, no sean tóxicos para nuestro organismo, se eliminen fácilmente y sean fáciles de administrar. Como pasa con todos los medicamentos, se comprueba que los posibles candidatos son activos frente a las infecciones en modelos animales y no les causan efectos secundarios no deseados. Se ha de comprobar asimismo que son inocuos para las personas y capaces de curar la infección con mayor eficacia que los antibióticos en uso. En el camino se descartan numerosos compuestos que no dan la talla en alguno de los ensayos y buena prueba de lo difícil que es llegar a obtener un antibiótico es que el número de nuevos antibióticos que ha llegado a usarse en los enfermos ha ido disminuyendo con los años hasta ser tan pequeño que ha disparado todas las alarma, corremos el riesgo de quedarnos sin armas para combatir a las bacterias patógenas.



Alarma por la escasa disponibilidad de nuevos antibióticos. El número de antibióticos nuevos para tratar las infecciones es cada vez menor, en los últimos tiempos no pasan de uno o dos al año. Shlaes et al. 2004. ASM News 70: 276-281.


¿Por qué las vacunas no pueden reemplazar a los antibióticos?
Las vacunas son un procedimiento mucho más antiguo que los antibióticos para evitar las infecciones, y lo que hacen es estimular a nuestro sistema inmunitario para que produzca defensas frente a los patógenos, sirven tanto para combatir las bacterias como los virus. Ya se comentó en otro artículo la utilización de vacunas para protegernos frente a Streptococcus pneumoniae. Además de lo que sus autores comentaban sobre la dificultad de producir una vacuna eficaz frente a una bacteria que se presenta en muchas variaciones, las vacunas tienen otra desventaja, que en su mayoría solo son eficaces si se administran antes de caer enfermos, lo que convierte a los antibióticos en medicamentos imprescindibles pero cada vez menos eficaces y más difíciles de renovar.


Amidala, Arturito y Anakin en la Plaza de España

MUY PRONTO EN ESOS PEQUEÑOS BICHITOS

EPISODIO III
La venganza de los Sith: ¿Lograremos tener nuevos antibióticos a tiempo?
¿Por qué cada vez se encuentran menos antibióticos nuevos?
¿Cuánto cuesta descubrir un antibiótico?
¿Por qué los antibióticos son malas medicinas?
¿Estamos siendo eficaces para encontrar nuevos antibióticos?

Y NO DEJES DE LEER EL EPISODIO ANTERIOR

EPISODIO I
La amenaza fantasma: ¿Por qué necesitamos nuevos antibióticos?
¿Qué es un antibiótico?
¿Por qué los antibióticos pierden su eficacia?



Foro del día en mi+d


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Comentarios

Hacía tiempo que no me pasaba por aqui y, ahora que lo hago, me encuentro de nuevo con sus excelentes entradas sobre microbiología, no solo llenas de interés científico, sino modélicas como divulgación por lo amenas y bien escritas. Deberían tener mayor difusión que la obtenida en estos bolgs. Estoy seguro que serían un éxito en un diario de tirada nacional. ¿Por qué no lo intenta?.

Con mis mejores deseos para 2009. Siga así.

[...] he comentado en otras ocasiones cómo las bacterias acumulan resistencias frente a los antibióticos que hay en la actualidad y también las razones por las que cada vez se [...]

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